Question

14．煤的大量燃燒是造成霧霾和酸雨的主要原因之一，經查閱資料得知SO₂是煤燃燒產生的主要污染物，為進一步探究SO₂的性質，某興趣小組進行了下列探究：
【猜想與分析】小剛同學提出問題：SO₂的化學性質是否和CO₂一樣能跟堿反應？
【實驗驗證】化學小組同學們做了如下實驗：將實驗室制備好的SO₂通入澄清石灰水中，發現石灰水先變渾濁，最后變澄清．
（1）通過查閱資料發現SO₂是一種在水中有較大溶解度的有毒氣體，實驗室制備SO₂多余的尾氣一般通過NaOH溶液來吸收，此反應的化學方程式為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
圖1是實驗室常用的尾氣吸收裝置，可用于SO₂吸收的是BD


【提出問題】小強同學提出問題：那如何鑒別CO₂、SO₂呢？
【查閱資料】濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應的化學方程式是：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O↑
在老師的指導下，同學們上網查到了下列資料：
1．SO₂具有漂白性，能使品紅褪色，常用此性質檢驗其存在．
2．SO₂能使酸化的KMnO₄溶液褪色，常用此性質來除去SO₂．
【實驗設計】
（2）用圖2所列各裝置設計一個實驗，來驗證上述反應所產生的各種產物．
①實驗中裝置A中可以觀察到的現象是變藍，裝置D中①儀器的名稱是分液漏斗．
②甲乙兩同學分別設計了以下兩種方案，你認為方案Ⅱ 更合理，理由是增加一個E裝置，驗證SO₂是否除凈，避免對CO₂檢驗時的干擾．
方案Ⅰ：（D）→（A）→（E）→（C）→（B）
方案Ⅱ：（D）→（A）→（E）→（C）→（E）→（B）
（3）酸雨是由SO₂經過一系列轉化最終生成硫酸，酸雨會嚴重腐蝕鋼鐵，請寫出酸雨腐蝕鋼鐵的過程中發生的化學反應方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
【拓展探究】
（4）在化學反應中，化合價發生變化的稱為氧化還原反應，其中，所含的某種元素化合價降低的反應物稱為氧化劑，所含的某種元素化合價升高的反應物稱為還原劑．則下列反應中SO₂是還原劑的是AD．
A．SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄
B．SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O
C．SO₂+H₂O=H₂SO₃
D．5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）SO₂多余的尾氣一般通過NaOH溶液來吸收反應生成亞硫酸鈉和水；二氧化硫易溶于水需要防倒吸吸收；
（2）驗證上述反應所產生的各種產物，應避免二氧化硫對二氧化碳檢驗產生的干擾，裝置D是碳和濃硫酸的發生反應，生成的氣體利用A檢驗生成的水蒸氣，利用裝置E檢驗二氧化硫的存在，通過裝置C除去二氧化硫，再通過裝置E檢驗二氧化硫是否除凈，通過裝置B中澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在；
（3）酸雨腐蝕鋼鐵是鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣；
（4）SO₂是還原劑，在反應中硫元素化合價+4價升高，標注反應中硫元素化合價變化分析判斷選項．

解答 解：（1）實驗室制備SO₂多余的尾氣一般通過NaOH溶液來吸收，此反應的化學方程式為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，二氧化硫易溶于水，可用于SO₂吸收的裝置需要防止倒吸，裝置AC和直接通入水中相同，容易引起倒吸，裝置B中倒扣在水面的漏斗可以防止倒吸，裝置D中的干燥管上方面積較大，可以防止倒吸，故選BD，
故答案為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；BD；
（2）驗證上述反應所產生的各種產物，應避免二氧化硫對二氧化碳檢驗產生的干擾，裝置D是碳和濃硫酸的發生反應，生成的氣體利用A檢驗生成的水蒸氣，利用裝置E檢驗二氧化硫的存在，通過裝置C除去二氧化硫，再通過裝置E檢驗二氧化硫是否除凈，通過裝置B中澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在
①實驗中裝置A中無水硫酸銅可以觀察到的現象是白色變為藍色，裝置D中①儀器的名稱是分液漏斗，故答案為：變藍； 分液漏斗；
②增加一個E裝置，驗證SO₂是否除凈，避免對CO₂檢驗時的干擾，所以方案Ⅱ更合理，
故答案為：Ⅱ；增加一個E裝置，驗證SO₂是否除凈，避免對CO₂檢驗時的干擾；
（3）酸雨是由SO₂經過一系列轉化最終生成硫酸，酸雨會嚴重腐蝕鋼鐵，酸雨腐蝕鋼鐵的過程中發生的化學反應方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
故答案為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）A．SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄ 反應中硫元素化合價升高做還原劑，故A正確；
B．SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，反應中二氧化硫中元素化合價+4價變化為0價，化合價降低做氧化劑，故B錯誤；
C．SO₂+H₂O=H₂SO₃ 反應中硫元素化合價不變，不是氧化還原反應，故C錯誤；
D．5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄，反應中硫元素化合價+4價變化為+6價，二氧化硫做還原劑，故D正確；
故答案為：AD．

點評 本題考查了物質性質的分析應用，主要是硫及其化合物性質、氣體實驗驗證的方法和反應現象反判斷，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．